葉のステイグリーンと植物環境適応のミッシングリンク解明

• 研究課題/領域番号: 18K19343
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分44:細胞レベルから個体レベルの生物学およびその関連分野
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 坂本 亘 岡山大学, 資源植物科学研究所, 教授 (20222002)
• 研究期間 (年度): 2018-06-29 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円); 2019年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2018年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
• キーワード: 形質評価 / QTL / ソルガム / 葉の老化 / 遺伝育種 / 遺伝育種学 / 環境ストレス

研究成果の概要

本研究では、大型の作物ソルガムが持つ、早枯れ性とステイグリーン性を決定する因子を量的形質遺伝子(QTL)として同定し、野外環境における葉のライフスパンと環境応答の新たな相互作用を解明する。日本在来ソルガムである「たかきび」の多くが「早枯れ」の特性を持つことに着目し、従来のステイグリーン型グレインソルガムBTx623との交雑後代である組換自殖系統を育成し、これらの遺伝解析でQTLを遺伝子レベルで同定することを試みた。
2017-2018年に屋外で栽培した目視のステイグリーン計測の結果から1つのQTLが検出され、この領域でBTx623のみに存在する候補遺伝子を特定することができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

秋になるとポプラの葉は落葉し、水田は一斉に黄金色となり実りの季節を迎える。「葉が枯れる」という現象は我々に最も身近な風景である一方、植物が自然環境に適応するための重要な生存戦略を具現している。植物にとって、葉がシンクとなり光合成を続けて栄養生長を続けるか、ソースとなって養分を提供して枯れていくかは、生存や繁栄を決定するトレードオフであり、この「葉の老化」制御を遺伝素因として明らかにすることは、バイオマスなど植物の利活用、あるいは資源保全などへ貢献する研究基盤となる。

研究成果

• [国際共同研究] ジョモケニアッタ農工大学(ケニア)
• [雑誌論文] RAD-seq-Based High-Density Linkage Map Construction and QTL Mapping of Biomass-Related Traits in Sorghum Using a Japanese Landrace Takakibi NOG (2020)
  • 著者名/発表者名: Hiromi Kajiya-Kanegae1, Hideki Takanashi, Masaru Fujimoto, Motoyuki Ishimori, Norikazu Ohnishi, Fiona Wacera W., Everlyne A. Omollo, Masaaki Kobayashi, Kentaro Yano, Michiharu Nakano, Toshiaki Kozuka, Makoto Kusaba, Hiroyoshi Iwata, Nobuhiro Tsutsumi, Wataru Sakamoto
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 61
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photosynthetic Responses to High Temperature and Strong Light Suggest Potential Post-flowering Drought Tolerance of Sorghum Japanese Landrace Takakibi (2019)
  • 著者名/発表者名: Ohnishi Norikazu、Wacera W. Fiona、Sakamoto Wataru
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 60 号: 9 ページ: 2086-2099
  • DOI: 10.1093/pcp/pcz107
  • 査読あり
• [学会発表] Genetic dissection of aphid resistance in a sorghum cultivar (2020)
  • 著者名/発表者名: Everlyne Omollo, Norikazu Ohnishi, Murage Hunja, Hiromi Kanegae, Ivan Galis, Wataru Sakamoto
  • 学会等名: 日本育種学会第137回講演会
• [学会発表] QTL analysis of stay green in sorghum using a RIL population derived from Takakibi NOG (2020)
  • 著者名/発表者名: 荊 子桓、坂本 亘
  • 学会等名: 日本育種学会第137回講演会
• [学会発表] たかきびRILのイオノームを用いたソルガム種子の元素含量に関するQTL解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: ワセラ フィオナ ，藤原 徹，山崎 清志，高梨 秀樹，堤 伸浩，鐘ヶ江 弘美，坂本 亘
  • 学会等名: 日本育種学会第137回講演会
• [学会発表] Genetic Dissection of Apid Resistance in a Sorghum Cultivar (2019)
  • 著者名/発表者名: Everlyne Omollo, Ivan Galis, 坂本 亘
  • 学会等名: 第10回ソルガムワークショップ
• [学会発表] Identification of a stay-green gene in sorghum (2019)
  • 著者名/発表者名: 荊 子桓、坂本 亘
  • 学会等名: 第10回ソルガムワークショップ
• [学会発表] 葉緑体膜機能維持に関わるVIPP1のGTPase活性の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 塩屋健一，大西 紀和，坂本 亘
  • 学会等名: 第60回 日本植物生理学会年会
• [学会発表] Phenomics に適した QTL 解析手法の提案: ソルガ ム RIL 集団の葉形態を例に (2018)
  • 著者名/発表者名: 坂本 莉沙, 藤本 優, 高梨 秀樹, 鐘ケ江 弘美, 野下 浩司, 小林 正明, 矢野 健太郎, 小童谷 利恵, 大西 紀和, 堤 伸浩, 坂本 亘, 岩田 洋 佳
  • 学会等名: 日本育種学会 第134回講演会
• [学会発表] ソルガムの在来種たかきびが示す高温・強光応答の出穂前後における変化の光合成活性測定による解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 大西 紀和，坂本 亘
  • 学会等名: 第9回 ソルガムワークショップ